トランスフォーマーよりも 40% 高速です。 Meta、計算能力損失の問題を解決する新しいメガバイトモデルをリリース

Transformer は、間違いなく過去数年間で機械学習の分野で最も人気のあるモデルです。

2017 年に論文「Attending is All You Need」で提案されて以来、この新しいネットワーク構造はすべての主要な翻訳タスクを超え、多くの新しい記録を生み出しました。

しかし、Transformer には長いバイト シーケンスを処理するときに欠陥があります。つまり、計算能力が大幅に失われ、Meta の研究者の最新の結果は、この欠点をうまく解決することができます。

彼らは、複数の形式にわたって 100 万を超えるトークンを生成でき、GPT-4 などのモデルの背後にある既存の Transformer アーキテクチャの機能を超える新しいモデル アーキテクチャを立ち上げました。

このモデルは「メガバイト」と呼ばれ、100 万バイト以上を処理できるマルチスケール デコーダ アーキテクチャであり、シーケンスはエンドツーエンドの微分可能なモデリングです。

紙のリンク: https://arxiv.org/abs/2305.07185

Megabyte が Transformer よりも優れている理由については、まず Transformer の欠点を確認する必要があります。

Transformer の欠点

これまでのところ、OpenAI の GPT-4 や Google の Bard など、数種類の高性能生成 AI モデルはすべて Transformer に基づいています。アーキテクチャ、モデル。

しかし、Meta の研究チームは、主に Transformer 設計に内在する 2 つの重要な欠陥が原因で、人気の Transformer アーキテクチャが限界に達しつつあるのではないかと考えています。 ##- 入力バイト長と出力バイト長が増加するにつれて、セルフアテンションのコストも急速に増加します。たとえば、入力音楽、画像、またはビデオ ファイルには、通常、数メガバイトが含まれます。ただし、ラージ デコーダ (LLM) は、多くの場合、数千メガバイトしか使用しません。コンテキスト トークン

- フィードフォワード ネットワークは、言語モデルが一連の数学的演算と変換を通じて単語を理解して処理するのに役立ちますが、位置ごとに拡張するのは性質上困難です。文字グループまたは位置を個別に操作するため、大量の計算オーバーヘッドが発生します。

メガバイトの強みは何ですか。

Transformer と比較して、メガバイト モデルは独特の A を示します。入力シーケンスと出力シーケンスを個々のトークンではなくパッチに分割する異なるアーキテクチャ。

以下に示すように、各パッチでは、ローカル AI モデルが結果を生成し、グローバル モデルがすべてのパッチの最終出力を管理および調整します。

まず、バイト シーケンスはトークンとほぼ同様の固定サイズのパッチに分割されます。このモデルは 3 つの要素で構成されます。パーツの構成:

##(1) パッチエンベッダー: 各バイトのエンベディングをロスレスで連結することにより、単純にパッチ

## をエンコードします #(2 ) グローバル モデル: 入力および出力パッチで表される大規模な自己回帰トランスフォーマー

(3) ローカル モデル: パッチ内のバイトを予測する小規模な自己回帰モデル

研究者らは、ほとんどのタスク (最初の数文字が与えられた単語を完成させるなど) ではバイト予測が比較的簡単であることを観察しました。つまり、各単語は、大きな結び目のネットワークは不要で、より小さいモデルになります。内部予測に使用できます。

このアプローチは、今日の AI モデルに蔓延するスケーラビリティの課題を解決します。メガバイト モデルのパッチ システムにより、単一のフィードフォワード ネットワークが複数のトークンを含むパッチ上で実行できるようになり、セルフ アテンションの問題が効果的に解決されます。スケーリングの問題。

その中で、メガバイト アーキテクチャでは、長いシーケンス モデリングのための Transformer に 3 つの大きな改善が加えられました。

- 二次自己注意 (サブ) -二次自己注意)

長いシーケンス モデルに関するほとんどの研究は、自己注意の二次コストを軽減することに重点を置いていますが、Megabyte は長いシーケンスを 2 つの短いシーケンスに分割しますが、それでも簡単です長いシーケンスでも処理できます。

- パッチ フィードフォワード レイヤー (パッチごとのフィードフォワード レイヤー)

GPT-3 サイズのモデルで 98% 以上の FLOPS 位置フィードフォワード レイヤーの計算用, Megabyte は、パッチごとに大規模なフィードフォワード レイヤーを使用して、同じコストでより大規模でよりパフォーマンスの高いモデルを実現します。パッチ サイズが P の場合、ベースライン コンバーターは m パラメーターを持つ同じフィードフォワード レイヤーを P 回使用し、Megabyte は同じコストで mP パラメーターを持つレイヤーを 1 回使用できます。

-デコードの並列処理

トランスフォーマーは、ステップへの入力が前のステップの出力になるため、生成中にすべての計算を逐次的に実行する必要があります。 Megabyte では、タイム ステップを調整し、パッチ表現を並行して生成することにより、生成プロセスの並列性を高めることができます。

たとえば、1.5B パラメーターを持つメガバイト モデルは、標準の 350MTransformer よりも 40% 高速にシーケンスを生成すると同時に、トレーニングに同じ量の計算を使用した場合の複雑さも改善します。

#メガバイトは他のモデルをはるかに上回り、サブワードでトレーニングされた sota モデルと競合する結果を提供します

In比較すると、OpenAI の GPT-4 には 32,000 トークンの制限があり、Anthropic の Claude には 100,000 トークンの制限があります。

さらに、計算効率の観点から、固定モデル サイズとシーケンス長の範囲内で、メガバイトは同じサイズのトランスフォーマーや線形トランスフォーマーよりも使用するトークンの数が少なく、同じ計算コストが可能です。 . より大きなモデルを使用してください。

これらの改善により、同じ計算予算の下でトレーニングできるようになります。 、非常に長いシーケンスに拡張し、デプロイメント中のビルド速度を向上させる、よりパフォーマンスの高いモデル。

未来はどのようなものになるでしょうか

AIの軍拡競争が本格化する中、モデルのパフォーマンスはますます強化され、パラメータはますます高くなっています。

GPT-3.5 は 175B のパラメーターでトレーニングされましたが、より強力な GPT-4 は 1 兆のパラメーターでトレーニングされたと推測する人もいます。

OpenAI CEO のサム アルトマン氏も最近、戦略の変更を示唆しており、同社は大規模なモデルのトレーニングを放棄し、他のパフォーマンスの最適化に注力することを検討していると述べました。

彼は AI モデルの将来を iPhone チップに例えますが、ほとんどの消費者は元の技術仕様について何も知りません。

メタ研究者は、革新的なアーキテクチャが適切なタイミングで登場すると信じていますが、他の最適化方法があることも認めています。

たとえば、パッチ技術を使用したより効率的なエンコーダ モデル、シーケンスをより小さなブロックに分解し、シーケンスを圧縮トークンに前処理するデコード モデルなど、拡張することができます。既存の Transformer Architectural 機能を利用して次世代モデルを構築します。

元 Tesla AI ディレクターの Andrej Karpathy 氏もこの論文について意見を表明し、Twitter で次のように書いています。

これは非常に有望であり、大規模モデルでのトークン化を廃止し、長いバイト シーケンスの必要性を排除できることを誰もが期待しているはずです。

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